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北京地区位于华北平原北部，其西部、北部和东北部均为山地地形，东南部为开阔的平原;复杂的局地地形以及显著的城市效应，使得北京在暖季（5-9月）常有雷暴天气发生，并伴有强烈的闪电活动和短历时降水，对社会经济和人身财产安全均有重大影响。本论文着眼于雷暴云中的闪电与降水以及二者间的关系，提出了闪电与降水关系的研究主线:结合闪电定位观测资料和自动站分钟级降水资料，对北京地区的闪电特征以及闪电与降水关系进行统计研究;基于统计结果，研发了一种基于闪电观测的短历时降水事件临近预警新方法;最后，在数值模式中加入闪电参数化方案，对北京地区一次典型雷暴过程开展了高分辨率数值模拟，并利用模拟结果，分析了雷暴系统内闪电与降水之间的物理联系。 首先，利用2005-07年北京地区SAFIR-3000(Surveillance et Alerte Foudre par Interférometrie Radioélectrique-3000)闪电三维定位网观测到的地闪和云闪数据，对北京地区的闪电特征进行统计。统计时段内，北京地区共发生299次雷暴日，产生共计241688次闪电，其中绝大多数为云闪（占总闪的81％），地闪仅占总闪的19％，且以负地闪为主（占总地闪的86％）;北京地区的闪电活动主要集中在夏季（6-8月），日变化有两个峰值，其中，主峰值出现在19时（北京时，下同），次峰值出现在23时;闪电密度和雷暴日的空间分布呈现明显的自西北向东南增加的趋势，其中，闪电密度和雷暴日数的高值分布在北京东南部平原，低值分布在北京西北部山区;Z比值（云闪与地闪之比）的空间分布特征与以上类似，但正地闪百分比的空间分布呈现几乎相反的形态。地形对闪电活动的时空分布有重要影响:北京东北部和西南部山区的闪电活动通常在下午达到日变化峰值，而东南部平原的闪电活动一般在深夜至清晨达到峰值，这可能与雷暴系统从山区向平原的移动有关。统计结果表明，SAFIR-3000的地闪和云闪数据在预警北京地区雷暴的发展和移动方面比地闪数据更具有应用价值。 其次，利用2006-07年暖季（5-9月）北京自动站分钟级降水数据和SAFIR-3000地闪与云闪数据，统计分析了闪电活动与2925次短历时降水事件的关系。闪电与降水的相关关系随短历时降水事件的强度显著变化:在短时强降水事件中(≥20mm h-1)，二者相关性高(R～0.7)且无闪电活动的事件少（小于10％);而在弱降水事件中(5-10mm h-1)，二者相关性弱(R～0.4)，并有大量事件无闪电活动(40-50％)。研究还发现，闪电与降水间存在显著的超前、滞后关系:当闪电时间序列向前或向后移动5-25min，约80％的短历时降水事件均能达到闪电与降水序列的最高相关系数，且闪电超前于降水的事件占其中的50-60％, 接着，基于站点累积的总闪（地闪和云闪之和）频数，修改了站点总闪频数变化率急剧增长（称为“闪电跃增”）的算法，并提出了短历时降水事件中站点“降水跃增”的概念和算法，进而，利用“闪电跃增”对站点上出现“降水跃增”的短历时较强降水事件（小时雨强≥10mmh-1）进行分级预警。通过验证分级预警模型对870次中等强度短历时降水事件（小时雨强10-20mm h-1）和452次短时强降水事件（小时雨强≥20mm h-1）的预警效果，表明，预警模型对后者的预警效果（预警率POD=87.0％和误警率FAR=22.2％）好于前者(POD=67.8％和FAR=27.0％)。 最后，通过加入闪电参数化方案，对北京地区典型雷暴过程开展了高分辨率数值模拟，揭示了雷暴系统内闪电与降水之间的物理联系。2011年8月13日夜间至14日凌晨北京地区发生了一次典型雷暴过程，雷暴系统自北向南，移过北京，并伴有强烈的闪电活动和短时降水。本论文使用WRF模式对此次个例开展了高分辨率数值模拟，输出了云微物理转换过程和基于WRF模式的三维降水诊断方程相关项，利用观测资料对模拟结果进行了详细验证，表明，模式很好地再现了此次过程的高低空环流形势和局地层结条件及其演变，同时模式也很好地模拟再现了此次雷暴过程期间，降水系统和闪电活动自北向南的移动特征。通过分析模式结果，揭示了雷暴系统内闪电与降水之间的物理联系图像，发现，雷暴不同阶段降水与闪电活动具有不同特征，这与不同阶段显著不同的水凝物含量和云物理过程转换率量级等有密切关系，雷暴降水前期云系的快速发展是造成闪电活动峰值超前于降水率峰值的主要原因。